空心杯电机作为人形机器人灵巧手的理想选择,其采用了无铁芯转子结构,形状酷似水杯,体积小巧,直径不超过40mm,具有低摩擦和优良的散热性能,实现了电机的高效运转,同时噪音极低。从其性能特点可以看出,空心杯电机首先具备了出色的节能特性,其能量转换效率极高,最大效率一般可达到80%以上,更高的产品甚至可以达到90%以上,而传统铁芯电机的效率一般在70%左右。同时,空心杯电机转速高、响应快,可轻松灵活地调节电机转速,最初主要应用于航空航天和国防等高端行业,近年来逐渐拓展至民用领域,尤其在人形机器人领域应用广泛。目前,市场对空心杯电机的需求持续增长,这主要受益于生成式人工智能大模型技术的飞速进步,加速推动了人形机器人在运动控制、视觉能力和成本降低等方面的落地应用,令人形机器人市场需求迅速攀升。
(一)技术壁垒及市场前景
空心杯电机市场的发展面临着两大核心技术壁垒:一方面在于空心杯电机绕组的设计和工艺,另一方面则在于绕线设备的研发与掌握。国内厂商通过持续不断的研究与开发,逐渐掌握了关键的绕线设备技术,提升了绕制线圈的质量和效率,使得国产空心杯电机的质量达到国际领先水平。相继涌现出一批中高端空心杯电机产品,持续扩了市场份额,进一步在全球市场上占据一席之地。预计到2022年,空心杯电机全球市场规模将达到约110亿人民币,虽然这一数字看似不算太大,但随着人形机器人市场的迅速发展,空心杯电机市场将迎来更广阔的增长空间。
雷赛智能旗下的空心杯电机已达到国际领先水平,特别适用于人形机器人等领域。公司近期发布了FM无框电机和LD3M系列驱动器,主要针对人形机器人和协作机器人的关节部分。FM1系列无框电机采用多槽极配合优化的定转子设计,并采用日本先进的真空灌封工艺,技术水平堪比全球顶尖同行产品,具有转矩密度高、功率密度高、体积小、轻量化等诸多优点,在市场上拥有极高的竞争力。公司计划于2024年开始批量生产销售,有望在人形机器人关键供应链中取得重要地位。
鸣志电器主要生产步进电机、空心杯电机、减速机模组等产品,步进电机在全球市场的占比超过10%,位居全球第四、国内第一,打破了日本企业在该领域的垄断。近期,特斯拉向鸣志电器提供了2024、2025年空心杯电机的量产进度指引,使其成为国内唯一的供应商。预计在2023年,鸣志电器的空心杯电机产量将超过5万台,营收额将超过2500万元。在相对低廉的价格下,鸣志电器的核心产品空心杯电机远低于海外竞品,具有较高的性价比优势,随着产能的扩张,产品价格还有望进一步降低,公司的经营业绩逐渐回暖,显示出良好的增长势头。
江苏雷利旗下的子公司鼎智科技是国内微型电机领域的龙头企业,其线性执行器、空心杯电机等产品取得了国产技术突破,成为国内首家实现空心杯电机自动化批量生产的厂商之一。
拓邦股份围绕空心杯电机、直流无刷电机、步进电机、伺服电机等电机技术平台展开多方面发展。公司的空心杯电机产品已成功用于机器人电动夹爪上,具有高精度、高性价比、过载能力强、能量转换效率高、轻量化等优点,在移动机器人等领域具有广阔的拓展空间。
空心杯电机作为人形机器人的核心部件之一,在人工智能技术不断进步的今天,市场需求呈现出爆发式增长的趋势。通过对空心杯电机产业链上游到下游的公司进行深入分析,投资者可以发现一些具有技术实力、市场潜力和竞争优势的企业,从而把握住未来市场的机遇。同时,国内企业在技术研发和产品应用上不断迭代升级,已经逐渐在空心杯电机领域取得一席之地,为中国制造业的崛起注入了新动力。在未来的发展中,空心杯电机产业链将持续向前拓展,为人形机器人行业的进步和发展注入澎湃动力。
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